簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 謝政穎
Hsieh, Cheng-Yin
論文名稱: 魔術尺寸硒化鎘奈米團簇物及二維結構之合成、鑑定與應用
Syntheses, Characterizations and Applications of CdSe Magic-Size Nanoclusters and 2D Nanosheets
指導教授: 劉沂欣
Liu, Yi-Hsin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 101
中文關鍵詞: 魔術尺寸奈米團簇物二維結構硒化鎘X光小角散射水分解產氫
英文關鍵詞: magic-size nanoclusters, 2D CdSe nanosheets, small-angle X-ray scattering, water splitting
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202203542
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:60下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究探討低維度下奈米團簇物及二維結構硒化鎘之合成、結構及應用。在室溫下合成魔術尺寸的 (CdSe)13奈米團簇物,經由油胺進行剝離後,並以X光小角散射技術分析其形貌及大小,再藉由理論計算推測最穩定之構型加以佐證。在相同的合成條件下,進一步改變配位基(乙二胺、己二胺),可合成出具有高結晶性之二維結構硒化鎘,並在紫外光下可催化水分解產氫。透過穿透式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、原子力顯微鏡、紫外-可見光光譜儀、X光粉末繞射儀、X光吸收光譜、固態核磁共振儀、小角度X光散射等儀器之鑑定,理解魔術尺寸奈米團簇物與二維結構硒化鎘形貌結構、光學性質、晶相結構、化學環境、原子位置等重要特性。

    Here we introduce syntheses, structures and applications of low-dimensional CdSe hybrid materials, including magic-size nanoclusters and 2D nanosheets. As-made (CdSe)13 nanoclusters were exfoliated in oleylamine solution in which their morphology and sizes were rationally determined by small-angle X-ray scattering, suggesting few isomeric structures of having diverse electronic transitions revealed in DFT calculations. In similar synthetic conditions, 2D CdSe nanosheets were recrystallized in the presence of 1,2-ethylenediamine and 1,6-hexanediamine, capable of catalyzing hydrogen evolution via water splitting. Characteristic morphologies, optical properties, crystal structures, chemical environments, atomic positions in low-dimensional CdSe hybrid materials were examined by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, UV-visible spectroscopy, X-ray powder diffraction, small-angle X-ray scattering, solid-state nuclear magnetic resonance, extended X-ray absorption fine structure technique.

    摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 圖索引 VI 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 II-VI族半導體之性質及應用 1 1.2 (CdSe)13團簇物理論計算大小與形狀 2 1.3 二維結構的硒化鎘(CdSe•L0.5)性質及結構 6 1.4 利用光催化反應產生氫氣 7 第二章 實驗方法 9 2.1 化學藥品 9 2.2 合成 (CdSe•OA)13奈米團簇物 10 2.3 合成 CdSe•en0.5 奈米層狀化合物 12 2.4 合成 CdSe•hda0.5 奈米層狀化合物 14 2.5 CdSe•en0.5 奈米層狀化合物光催化反應 16 2.6 樣品儀器鑑定 17 2.6.1 掃描式電子顯微鏡 17 2.6.2穿透式電子顯微鏡 17 2.6.3紫外-可見光光譜儀 17 2.6.4 X光粉末繞射儀 17 2.6.5小角度/廣角X光散射 18 2.6.6 拉曼光譜儀 18 2.6.7 傅里葉轉換紅外光譜 18 2.6.8 元素分析儀 19 2.6.9魔角旋轉固態核磁共振儀 19 2.6.10交叉極化 20 2.6.11 X-光吸收光譜-延伸X光吸收細微結構 21 2.6.12 原子力顯微鏡 21 2.6.13 氣相層析熱導偵測器 22 2.6.14 電子順磁共振光譜儀 22 第三章 結果與討論 23 3.1.1 (CdSe•OA)13之生長、排列及結構演化 24 3.1.2 (CdSe•OA)13固態樣品之結構鑑定 29 3.1.3 (CdSe•OA)13的形狀大小由理論計算與小角散射曲線擬合 38 3.1.4 (CdSe•OA)13利用配位基置換與二氧化碳加壓法 45 3.2.1 CdSe•en0.5合成生長濃度與溫度之條件 53 3.2.2 CdSe•en0.5 固態樣品之結構鑑定 61 3.2.3 CdSe•en0.5進行光催化產氫之合成條件 70 3.2.4 CdSe•en0.5 光催化固態樣品之結構鑑定 84 3.2.5 CdSe•hda0.5 固態樣品之結構鑑定 89 3.2.6 CdSe•hda0.5 進行光催化產氫 94 第四章 結論 97 參考文獻 98

    (1) Lohse, S. E.; Murphy, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15607.
    (2) Murphy, C. J.; Coffer, J. L. Appl. Spectrosc. 2002, 56, 16A.
    (3) Smith, A. M.; Nie, S. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 190.
    (4) Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13226.
    (5) Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737.
    (6) Hetsch, F.; Xu, X.; Wang, H.; Kershaw, S. V.; Rogach, A. L. J. Phys. Chem. Lett 2011, 2, 1879.
    (7) Nann, T.; Skinner, W. M. ACS Nano 2011, 5, 5291.
    (8) Jimenez de Aberasturi, D.; Montenegro, J.-M.; Ruiz de Larramendi, I.; Rojo, T.; Klar, T. A.; Alvarez-Puebla, R.; Liz-Marzán, L. M.; Parak, W. J. Chem. Mater. 2012, 24, 738.
    (9) Yin, S.; Zhang, Y.; Kong, J.; Zou, C.; Li, C. M.; Lu, X.; Ma, J.; Boey, F. Y. C.; Chen, X. ACS Nano 2011, 5, 3831.
    (10) Hildebrandt, N. ACS Nano 2011, 5, 5286.
    (11) Medintz, I. L.; Uyeda, H. T.; Goldman, E. R.; Mattoussi, H. Nat Mater 2005, 4, 435.
    (12) Harris, C.; Kamat, P. V. ACS Nano 2009, 3, 682.
    (13) Harris, C.; Kamat, P. V. ACS Nano 2010, 4, 7321.
    (14) Wang, C.; Thompson, R. L.; Baltrus, J.; Matranga, C. J. Phys. Chem. Lett 2010, 1, 48.
    (15) Ruberu, T. P. A.; Nelson, N. C.; Slowing, I. I.; Vela, J. J. Phys. Chem. Lett 2012, 3, 2798.
    (16) Soloviev, V. N.; Eichhöfer, A.; Fenske, D.; Banin, U. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2354.
    (17) Kasuya, A.; Sivamohan, R.; Barnakov, Y. A.; Dmitruk, I. M.; Nirasawa, T.; Romanyuk, V. R.; Kumar, V.; Mamykin, S. V.; Tohji, K.; Jeyadevan, B.; Shinoda, K.; Kudo, T.; Terasaki, O.; Liu, Z.; Belosludov, R. V.; Sundararajan, V.; Kawazoe, Y. Nat Mater 2004, 3, 99.
    (18) Ouyang, J.; Zaman, M. B.; Yan, F. J.; Johnston, D.; Li, G.; Wu, X.; Leek, D.; Ratcliffe, C. I.; Ripmeester, J. A.; Yu, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13805.
    (19) Riehle, F. S.; Bienert, R.; Thomann, R.; Urban, G. A.; Krüger, M. Nano Lett. 2009, 9, 514.
    (20) Kurotobi, K.; Murata, Y. Science 2011, 333, 613.
    (21) Del Ben, M.; Havenith, R. W. A.; Broer, R.; Stener, M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16782.
    (22) Kohn, W.; Sham, L. J. Physical Review 1965, 140, A1133.
    (23) Nguyen, K. A.; Pachter, R.; Day, P. N. J. Chem.Theory Comput. 2013, 9, 3581.
    (24) Azpiroz, J. M.; Matxain, J. M.; Infante, I.; Lopez, X.; Ugalde, J. M. PCCP 2013, 15, 10996.
    (25) Tamargo, M. C.; Lin, W.; Guo, S. P.; Guo, Y.; Luo, Y.; Chen, Y. C. J. Cryst. Growth 2000, 214–215, 1058.
    (26) Hernández-Calderón, I.; García-Rocha, M.; Díaz-Arencibia, P. physica status solidi (b) 2004, 241, 558.
    (27) Huang, X.; Li, J.; Zhang, Y.; Mascarenhas, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7049.
    (28) Lu, J.; Wei, S.; Yu, W.; Zhang, H.; Qian, Y. Chem. Mater. 2005, 17, 1698.
    (29) Huang, X.; Heulings; Le, V.; Li, J. Chem. Mater. 2001, 13, 3754.
    (30) Huang, X.; Li, J.; Fu, H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8789.
    (31) Heulings; Huang, X.; Li, J.; Yuen, T.; Lin, C. L. Nano Lett. 2001, 1, 521.
    (32) Lu, J.; Wei, S.; Peng, Y.; Yu, W.; Qian, Y. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3427.
    (33) Kudo, A.; Miseki, Y. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253.
    (34) Blankenship, R. E.; Tiede, D. M.; Barber, J.; Brudvig, G. W.; Fleming, G.; Ghirardi, M.; Gunner, M. R.; Junge, W.; Kramer, D. M.; Melis, A.; Moore, T. A.; Moser, C. C.; Nocera, D. G.; Nozik, A. J.; Ort, D. R.; Parson, W. W.; Prince, R. C.; Sayre, R. T. Science 2011, 332, 805.
    (35) Gray, H. B. Nat Chem 2009, 1, 7.
    (36) Kim, T.-H.; Cho, K.-S.; Lee, E. K.; Lee, S. J.; Chae, J.; Kim, J. W.; Kim, D. H.; Kwon, J.-Y.; Amaratunga, G.; Lee, S. Y.; Choi, B. L.; Kuk, Y.; Kim, J. M.; Kim, K. Nat Photon 2011, 5, 176.
    (37) Tachibana, Y.; Vayssieres, L.; Durrant, J. R. Nat Photon 2012, 6, 511.
    (38) Meyer, T. J. Nature 2008, 451, 778.
    (39) Osterloh, F. E. Chem. Mater. 2008, 20, 35.
    (40) Darwent, J. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1981, 77, 1703.
    (41) Mills, A.; Porter, G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1982, 78, 3659.
    (42) Buehler, N.; Meier, K.; Reber, J. F. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3261.
    (43) Darwent, J. R.; Porter, G. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981, 145.
    (44) Reber, J. F.; Meier, K. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5903.
    (45) Andrew Frame, F.; Carroll, E. C.; Larsen, D. S.; Sarahan, M.; Browning, N. D.; Osterloh, F. E. Chem. Commun. 2008, 2206.
    (46) Compton, O. C.; Carroll, E. C.; Kim, J. Y.; Larsen, D. S.; Osterloh, F. E. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14589.
    (47) Carroll, E. C.; Compton, O. C.; Madsen, D.; Osterloh, F. E.; Larsen, D. S. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2394.
    (48) Tinkham, M.; Ferrell, R. A. Phys. Rev. Lett. 1959, 2, 331.
    (49) Pines, A.; Gibby, M. G.; Waugh, J. S. J. Phys. Chem. 1973, 59, 569.
    (50) Andrew, E. R.; Bradbury, A.; Eades, R. G. Nature 1959, 183, 1802.
    (51) Wang, Y.; Liu, Y.-H.; Zhang, Y.; Kowalski, P. J.; Rohrs, H. W.; Buhro, W. E. Inorg. Chem. 2013, 52, 2933.
    (52) Wang, Y.; Liu, Y.-H.; Zhang, Y.; Wang, F.; Kowalski, P. J.; Rohrs, H. W.; Loomis, R. A.; Gross, M. L.; Buhro, W. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6154.
    (53) Berrettini, M. G.; Braun, G.; Hu, J. G.; Strouse, G. F. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7063.

    無法下載圖示 本全文未授權公開
    QR CODE